软包电池模组约束压力理论设计研究

软包锂离子电池在不同荷电状态、压力下均有较明显厚度差异,与模组内泡棉压力相互作用,导致的模组压力变化直接影响电性能稳定及安全性,因此软包电池模组需重点进行约束压力设计研究。通过对软包电池、泡棉及模组不同压力状态下试验数据分析及理论研究,探索软包电池模组压力特性规律及平衡压力设计方法。表明软包模组压力主要由电芯、泡棉膨胀特性产生,通过电芯、泡棉间平衡压力数据分析计算,可准确对软包模组最佳压力范围进行设计;且软包模组约束压力和电芯电化学状态相互作用密切,约束压力设计对电芯电性能稳定有直接意义。

一款软包电池模组开发与应用

电池模组是电动汽车电池系统的关键组成部分,为电动汽车提供能量输出。本文推出了一款高能量密度高安全性的磷酸铁锂软包电池模组,指出提高体积利用率和成组效率是提高电池系统能量和整车续驶里程的关键路径之一。对于如何提高体积利用率和成组效率,分别从电池模组外部和电池模组内部两种途径进行了具体阐述。从电池模组外部分析,综合主流整车厂开发的电池包的包络,充分利用电池包络空间布置电池模组,提出增加标准软包电池模组高度的方案。在电池模组内部,利用数学理论公式对电池模组尺寸进行尺寸链分析,得出最大的软包电芯包络尺寸。通过增大软包电芯尺寸,提高软包电芯在电池模组中的体积利用率,达到提高成组效率和增加电池模组容量的效果。同时,对轻量化设计的电池模组进行有限元仿真。仿真强度满足要求后,进行振动和冲击等安全可靠性实验验证,确保电池模组的高安全性。综上,在磷酸铁锂软包电芯能量密度一定的前提下,实现了软包电池模组高能量密度和高安全性的目标,为后续推广应用奠定了基础。

磷酸铁锂软包电池模组碰撞挤压安全性实验

采用一款磷酸铁锂软包电池模组,参照国标和某汽车集团电池模组挤压测试要求,对电池模组X、Y、Z方向进行挤压实验。第一次正向(Y向)挤压实验,电池模组前端板挤压失效。通过有限元仿真优化和加强模组端板结构,第二次模组Y向挤压实验通过。分析第一次和第二次Y向挤压实验数据,发现电池模组存在一定的安全边界。按照轻量化设计要求,对加厚的前端板又进行部分结构优化,进行第三次Y向挤压实验,也顺利通过。